[发明专利]一种制备增材制造用实心球形金属粉末的方法

说明书

本发明提供一种制备增材制造用实心球形金属粉末的方法，属于增材制造领域。可针对不同的增材制造工艺对粉末的不同需求，对雾化粉末进行机械球磨、等离子球化，通过不同直径的磨球配伍和球磨参数协同作用，磨球制备得到所需粒径范围的球磨粉末，然后使用等离子球化对球磨粉末进行球化处理，得到粒径分布均匀、实心无缺陷、球形度高、流动性好的粉末，该粉末完全满足增材制造要求。

技术领域

本发明提供一种制备增材制造用实心球形金属粉末的方法，属于增材制造领域。

背景技术

增材制造技术在制备复杂形状构件方面具有独特的优势，同时可以提升生产效率和减少材料浪费，在航空航天、交通运输、生物医疗等领域有广阔的应用前景。

增材制造对粉末的需求量大、质量要求高，特别是要求无空心缺陷、球形度高、粒径分布均匀。其中，增材制造除对空心缺陷和球形度要求以外，粉床融合通常要求粉末粒径小于50μm，同轴送粉要求粉末粒径为15-100μm范围内。目前，增材制造用粉末主要采用气体雾化(AA)、等离子旋转电极(PREP)雾化等方法制备。其中，气体雾化制备的粉末细粉(粒径＜50μm)收得率高，但是空心粉末和卫星粉末多；旋转电极雾化制备的粉末综合质量好，但是细粉(粒径＜50μm)收得率低。

针对上述问题，中国专利(CN107999776A)公开了一种3D打印金属粉末的制备工艺，包括预处理混料、熔炼、金属粉浆料制备和鼓气雾化等，认为制备的3D打印金属颗粒粒径更小，球形度好，晶相结构更加稳定，使得金属粉末的粒径均匀性优异。中国专利(CN106112000A)公开了一种3D打印金属粉末的制备方法，包括配料、熔炼、脱氧、造渣、捞渣处理、鼓气成球、雾化成形、收集等步骤。在雾化成形之前，增加了鼓气成球的工艺：将氩气按照一定的比例注入到待用合金中，形成内部为氩气的待用合金液态珠，在雾化的过程中，由于温度的略微降低，同时压强降低，氩气作为动力极快地使金属体积扩大，然后经过雾化喷嘴的作用，同时氩气的扩张作用，使得雾化后的金属颗粒的粒径更小，粒度小于20μm的粉末一次成品率≥40％，球形度≥90％。中国专利(CN105344436A)公开了一种消除雾化合金粉末空心缺陷的方法，对雾化合金粉末进行短时间球磨处理，消除粉末颗粒内部空心缺陷，获得实心粉末。但该方法制备的粉末球形度低，流动性差，难以用于增材制造。

本发明提出一种制备增材制造用实心球形金属粉末的方法，对雾化粉末进行高速长时间球磨，细化并初步控住粉末粒径及其粒径分布，消除空心缺陷，然后采用等离子球化处理得到高球形度、无空心缺陷、粒度分布均匀的金属粉末，完全满足增材制造的要求，提高了粉末利用率，未见国内外有相关的报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是目前雾化粉末中粒径范围宽、卫星粉末多、存在大量空心缺陷的问题，采用本发明方法制得的粉末，粉末粒径均匀、实心无缺陷、球形度好、流动性高，满足增材制造要求。

本发明提供了一种制备增材制造用实心球形金属粉末的方法，可针对不同的增材制造工艺对粉末粒径的不同需求，对雾化粉末进行球磨处理，通过磨球配伍和球磨参数的协同作用，使粉末变形、破碎，得到所需粒径范围的球磨粉末，并消除空心缺陷；然后使用等离子球化对球磨粉末进行球化处理，得到高球形度的粉末；最后对粉末进行筛分，去除少量异形、大尺寸粉末，得到完全满足增材制造要求的粒径均匀的实心球形金属粉末。

本发明一种制备增材制造用实心球形金属粉末的方法，通过对雾化金属粉末进行机械球磨、等离子球化实现，具体包括以下步骤：

(1)机械球磨；

(2)等离子球化；

(3)等离子球化粉末筛分；

所述的机械球磨中的磨球材料为不锈钢、硬质合金中的一种；